动态膜成膜过程及对污水处理效果的研究

第３３卷第５期膜科学与技术Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．５２０１３年１０月ＭＥＭＢＲＡＮＥＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯｃｔ．２０１３动态膜成膜过程及对污水处理效果的研究肖晓强，尤朝阳＊，张丹，刘志寅（南京工业大学环境学院重点实验室，南京２１０００９）摘要：用无纺滤布动态膜生物反应器处理生活污水，以研究动态膜成膜过程及对生活污水的处理效果．结果表明：在曝气量为６００ｍＬ／ｍｉｎ、出水压头为５ｃｍ、ＭＬＳＳ为４５００ｍｇ／Ｌ的条件下启动反应器，１ｈ后出水水质稳定，３ｈ后膜通量稳定，可认为反应器启动后３ｈ形成稳定动态膜．动态膜形成后，出水ＣＯＤ、ＮＨ４＋－Ｎ、ＴＰ的值分别在１４．４６～３７．６７，０．７９～３．３１，２．３３～４．６７ｍｇ／Ｌ之间，其中活性污泥对ＣＯＤ、ＮＨ４＋－Ｎ、ＴＰ的去除率分别为７８．４５％、７５．０４％、２６．８７％；动态膜对ＣＯＤ、ＮＨ４＋－Ｎ、ＴＰ去除率分别为１２．３９％、１３．３６％、８．２３％；使反应器对ＣＯＤ、ＮＮ４＋－Ｎ、ＴＰ的总去除率提高至９０．８４％、８８．４０％、３５．１０％．可见无纺滤布动态膜可强化普通生物反应器对污水处理效果．关键词：动态膜；无纺滤布；膜生物反应器；膜形成过程；污水处理中图分类号：Ｘ７０３文献标志码：Ａ文章编号：１００７－８９２４（２０１３）０５－００６８－０５动态膜（Ｄｙｎａｍｉｃｍｅｍｂｒａｎｅ，ＤＭ）也称次生膜（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙｍｅｎｂｒａｎｅ），结构包括膜载体和动态膜分离层．膜载体主要为低廉、易得的大孔径材料，如：不锈钢丝网、无纺布、工业滤布、筛绢等；动态膜分离层是指依附于动态膜载体之上，执行分离功能的滤饼层或污泥层，是动态膜分离技术的主体［１－４］．众多研究都表明动态膜生物反应器保持了传统生物反应器优点的同时还具有低能耗，低成本等优势，是一种极具潜力的污废水处理技术［３，５－７］．卢芳芳等［８］用缺氧动态膜生物反应器处理淡水、海水养殖有机废水，ＣＯＤＭｎ的去除率分别为８９．５％和７５．５％，出水总氮浓度分别为１．４２ｍｇ／Ｌ和３．５０ｍｇ／Ｌ，取得很好的处理效果；吴春英等［９］考察了曝气方式、微网表面水力条件、水力负荷、混合液性质等对动态膜生物反应器的影响，为动态膜反应器提供稳定运行参数；洪俊明等［１０］考察了膜基材对动态膜反应器的影响，发现长纤维滤布的污染速度比短纤维快；王勇等［１１］实现了无纺滤布生物膜反应器对厌氧氨氧化脱氮负荷的提高．目前动态膜的研究主要集中在工艺、运行参数、膜基材等方面，研究其膜形成过程的文献甚少，而动态膜形成过程的特征对其运行参数，包括进水流量和曝气量的选择有重要影响．本试验以生活污水为处理对象，利用活性污泥在无纺滤布表面形成一层自生生物膜，观察分析动态膜的形成过程，并对动态膜和反应器对生活污水的处理能力进行了研究．１试验部分１．１试验装置试验采用一体式自生动态膜生物反应器，如图１所示．（１）生物反应池由玻璃制成，尺寸为３０ｃｍ×２０ｃｍ×４０ｃｍ，有效容积为２１Ｌ；（２）动态膜组件由无纺滤布、ＰＶＣ管制成，无纺滤布的孔径约为４０μｍ，膜组件尺寸为２０ｃｍ×１０ｃｍ×１．５ｃｍ，有效膜面积为０．０４ｍ２；（３）反应池底部、膜组件的两侧均匀布置曝气头，采用气泵对生物反应池进行鼓风曝气，以提供充足的氧气和适宜的上升流速．１．２试验接种污泥和进水水质试验所用活性污泥取自南京市江心洲污水处理收稿日期：２０１２－１２－１４；修改稿收到日期：２０１３－０３－２４第一作者简介：肖晓强（１９８７－），男，福建三明市人，硕士，主要研究方向污水处理，Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｉｎｇｃｈｅｎｑｉａｎｇ＠１６３．ｃｏｍ第５期肖晓强等：动态膜成膜过程及对污水处理效果的研究·６９·图１动态膜生物反应器Ｆｉｇ．１ＤｙｎａｍｉｃＭｅｍｂｒａｎｅＢｉｏｒａｅｃｔｏｒ（ＤＭＢＲ）厂，经模拟生活污水驯化１周后投入使用，试验期间不排泥．进水为模拟生活污水，模拟生活污水配方见表１［１２，１３］，水质情况见表２．表１模拟生活污水配方Ｔａｂｌｅ１Ｓｉｍｕｌａｔｅｄｓｅｗａｇｅｆｏｒｍｕｌａ药品ρ／（ｍｇ·Ｌ－１）葡萄糖１３８可溶性淀粉１３８蛋白胨７（ＮＨ４）２ＳＯ４９９ＫＨ２ＰＯ４２３ＭｇＳＯ４３３ＣａＣｌ２３ＭｎＳＯ４３ＦｅＳＯ４０．１５表２进水水质Ｔａｂｌｅ２Ｉｎｆｌｏｗｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙ项目ｐＨρ／（ｍｇ·Ｌ－１）ＣＯＤＮＨ４＋－ＮＴＮＴＰ范围６．５～７．５２０８～２７７１４．６０～２０．０８２２．５８～４８．０３５．２３～６．５６平均值７２４３１７．３４３５．３１５．９１．３试验条件及方法试验共分为两个阶段：（１）动态膜成膜阶段；（２）反应器稳定运行阶段．动态膜成膜阶段，膜生物反应器在出水压头Δｈ＝５ｃｍ，曝气量为６００ｍＬ／ｍｉｎ（膜面附近的溶解氧为２．６ｍｇ／Ｌ），活性